جلب العلماء البيئة المباشرة للثقب الأسود إلى الأرض عن طريق إنشاء قرص دوار من البلازما في المختبر.
هذه الحلقة من الغازات شديدة السخونة تحاكي المادة التي تدور حول حافة الثقوب السوداء فيما يسمى “أقراص التراكم” التي تغذي الثقوب السوداء المادة تدريجيًا.
يمكن للتجربة التي أجراها باحثون في إمبريال كوليدج لندن أن تساعد العلماء في الإجابة عن سؤال حول كيفية نمو الثقوب السوداء من خلال استهلاك المادة التي تحيط بها.
“إن فهم كيفية عمل أقراص التراكم لن يساعدنا فقط في الكشف عن كيفية نمو الثقوب السوداء ، ولكن أيضًا كيف تنهار الغيوم الغازية لتتشكل النجوم، وحتى كيف يمكننا إنشاء نجومنا بشكل أفضل من خلال فهم استقرار البلازما في تجارب الاندماج ، “فيسنتي فالينزويلا فيلاسيكا ، مؤلف البحث الرئيسي وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة برينستون قال في بيان.
متعلق ب: الثقوب السوداء في الكون (صور)
تم تخليد أقراص البلازما حول الثقوب السوداء عندما التقط تلسكوب أفق الحدث (EHT) أول صورة مباشرة للثقب الأسود.
الغالبة في هذه الصورة التاريخية للثقب الأسود الهائل في قلب المجرة ميسييه 87 (M87) – وفي صورة لاحقة للثقب الأسود الهائل في ال درب التبانةو القوس أ* (Sgr A *) – عبارة عن حلقة برتقالية متوهجة من البلازما تحيط بالثقب الأسود المركزي المظلم.
تحدث هذه الحلقة عندما تنجذب المادة إلى ثقب أسود ، ويؤدي تأثير الجاذبية الهائل إلى خلق ظروف مضطربة وعنيفة ، مما يؤدي إلى تسخين الغاز وتجريد الإلكترونات من الذرات المكونة له. هذا يحول الغاز إلى بلازما ، بحر من الذرات الخالية من الإلكترونات ، أو الأيونات ، والإلكترونات. تشكل هذه البلازما قرصًا تراكميًا ثابتًا من خلال الدفع الخارجي لقوة الطرد المركزي الناتجة عن دورانها وقوة الجاذبية الداخلية.
ينقطع هذا الاستقرار أحيانًا ، مما يتسبب في سقوط مادة من القرص على سطح الثقب الأسود ، لكن العلماء متأكدون تمامًا من كيفية ظهور عدم الاستقرار. هذا مهم لفهمنا للثقوب السوداء لأنها لا تستطيع النمو بدون تراكم بعض المواد.
يصعب على العلماء إعادة إنشاء ثقب أسود مثل ثقب M87 ، الذي تبلغ كتلته 4.5 مليار ضعف كتلة الثقب الأسود الشمس. هذا يعني أن أفضل ما يمكنهم فعله من أجل دراسة بيئات هؤلاء العمالقة الكونيين عن قرب وشخصي هو إعادة إنشاء البلازما التي تدور حولهم.
استخدم الفريق مولد Mega Ampere لآلة تجارب الانغماس بالبلازما (MAGPIE) لتدوير البلازما وإنشاء تكرار دقيق لأقراص التراكم. تطلب هذا تسريع ثماني دفعات من البلازما وتصادمها لعمل عمود غزل. وجد الفريق أن البلازما كانت تتحرك بسرعة أكبر في المناطق الداخلية من العمود ، وهو أمر يعتقد أنه خاصية مهمة لأقراص التراكم.
على الرغم من السماح بنمذجة أفضل لأقراص التراكم ، فإن التجربة ليست سوى دليل على المفهوم ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن MAGPIE يمكنها فقط توليد نبضات بلازما قصيرة ، مما يحد من ملاحظات الفريق إلى أكثر من دوران كامل للقرص. يجب أن يسمح تكرار التجربة بنبضات بلازما أطول للفريق بتحديد خصائص أقراص التراكم بشكل أفضل.
إحدى الآليات المقترحة التي تسبب عدم الاستقرار في أقراص البلازما هذه هي المجالات المغناطيسية التي تؤدي إلى الاحتكاك الذي يسبب فقدان الطاقة في المادة مما يؤدي إلى تراكمها على سطح الثقوب السوداء. ستسمح نبضات البلازما الأطول في المختبر أيضًا بإدخال المجالات المغناطيسية إلى النظام مما يسمح للباحثين باختبار هذه الآلية.
“ما زلنا في بداية القدرة على النظر إلى أقراص التراكم هذه بطرق جديدة تمامًا ، والتي تشمل تجاربنا ولقطاتنا للثقوب السوداء باستخدام تلسكوب أفق الحدثقال فالينزويلا فيلاسيكا. “سيسمح لنا ذلك باختبار نظرياتنا ومعرفة ما إذا كانت تتطابق مع الملاحظات الفلكية.”
نُشر بحث الفريق في المجلة رسائل المراجعة البدنية.
تابعنا على تويتر تضمين التغريدة أو على فيسبوك.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”